Что такое калькулятор потерь напора по Дарси–Вейсбаху?
Этот калькулятор определяет потери напора на трение при движении жидкости по прямому участку трубы с помощью уравнения Дарси–Вейсбаха — одного из самых надёжных методов в гидравлике. Потери напора отражают энергию, теряемую из-за трения потока о стенки трубы, и выражаются как эквивалентная высота столба жидкости (в метрах). Инженеры используют этот расчёт при подборе насосов, выборе диаметра труб и проверке того, способна ли система обеспечить нужный расход и давление.
Как пользоваться калькулятором
Введите пять величин: безразмерный коэффициент трения Дарси (f), длину трубы (L) в метрах, внутренний диаметр (D) в метрах, среднюю скорость потока (v) в м/с и ускорение свободного падения g (по умолчанию 9,81 м/с²). Калькулятор выдаёт потери напора hf в метрах столба жидкости. Чтобы перевести результат в перепад давления, умножьте его на плотность жидкости и на g: \(\Delta p = \rho \cdot g \cdot h_f\).
Разбор формулы
Уравнение имеет вид $$h_f = f \cdot \frac{L}{D} \cdot \frac{v^{2}}{2g}.$$ Отношение \(L/D\) показывает, насколько потери зависят от длины и узости трубы. Член \(v^{2}/2g\) — это скоростной напор, то есть кинетическая энергия потока, выраженная через высоту. Коэффициент трения \(f\) учитывает совместное влияние числа Рейнольдса (ламинарный или турбулентный режим) и относительной шероховатости; его обычно определяют по диаграмме Муди или вычисляют по уравнениям Колбрука или Свами–Джейна (для турбулентного течения воды чаще всего 0,015–0,04).
Пример расчёта
При f = 0,02, L = 100 м, D = 0,1 м, v = 2 м/с, g = 9,81 м/с²: \(L/D = 1000\), \(v^{2}/2g = 4 / 19{,}62 = 0{,}2039\). Тогда $$h_f = 0{,}02 \times 1000 \times 0{,}2039 = 4{,}077 \text{ м}$$ потерь напора.
Частые вопросы
Откуда взять коэффициент трения? Воспользуйтесь диаграммой Муди или решите уравнение Свами–Джейна, зная число Рейнольдса и относительную шероховатость (\(\varepsilon/D\)).
В каких единицах работает калькулятор? Везде используется система СИ — метры, м/с и м/с², поэтому потери напора получаются в метрах столба жидкости.
Учитываются ли местные сопротивления? Нет. Здесь рассчитываются только потери по длине (на трение). Местные потери на клапанах, поворотах и фитингах нужно добавлять отдельно, используя коэффициенты местных сопротивлений.
